Лекции - Интеллектуальные системы

Подождите немного. Документ загружается.

Отдельно следует сказать об играх. Игровые методы

сейчас широко используются в социологии, экономике,

менеджменте, педагогике для подготовки руководителей, учителей,

врачей и других специалистов. Игра – особая форма деятельности

и творчества, где человек раскрепощается и чувствует себя

намного свободнее, чем в обычной трудовой деятельности.

ЭТАПЫ ПРИОБРЕТЕНИЯ ЗНАНИЙ.

Приобретение знаний от эксперта и структурирование

этих знаний в удобную форму – одно из самых узких мест при

разработке ЭС. Сегодня не существует никаких автоматических

методов.

Инженер по знаниям получает их от экспертов из

систематических интервью, продолжающихся долгие месяцы.

Интервью – это не просто беседа, это еще и наблюдение за

экспертом, как он решает практические задачи из данной области.

Ему помогают «протоколы рассуждения вслух». В таблице

приведены методы извлечения знаний от эксперта.

Опытные инженеры знаний развивают рабочие гипотезы на

основании высказываний эксперта, и проверяют их на

правильность и непротиворечивость. Существует несколько

методов извлечения знаний у эксперта.

1. Наблюдение на рабочем месте. Здесь эксперт решает задачу на

своем рабочем месте, а инженер по знаниям наблюдает, причем

наблюдает пассивно. Это дает ему представление о сложности

проблемы, подсказывает характер диалоговых возможностей.

Этот метод может оказаться непригодным из-за необходимых

затрат времени или соображений профессиональной этики.

101

Таблица 8.

Метод Описание

Наблюдение на

рабочем месте

Обсуждение задач

Описание задач

Анализ задачи

Доводка системы

Оценивание

системы

Проверка системы

- Протоколирование хода решения

задачи

- Выявить виды данных, знаний и

процедур, необходимых для решения

задачи

- Просят эксперта написать

прототипную задачу на каждую

категорию ответов

- Представить эксперту ряд реальных

задач для решения вслух с целью

выявления логики рассуждений

- Попросить эксперта представить

несколько задач для решения с

использованием правил, выявленных

в интервью

- Попросить эксперта проверить

работу системы и подвергнуть

критике правила и структуру

управления ЭС

- Дать примеры, решенные экспертом

и ЭС, другим экспертам для оценки

2. Обсуждение задач. Инженер знаний выбирает некоторое

множество репрезентативных задач и в свободной

неформальной манере обсуждает их с экспертом. Цель

обсуждения – определить как эксперт организует знания о

каждой задаче, как представляет понятия и гипотезы, как

обращается с неполными, неточными и противоречивыми

данными. Обычно задаются вопросы:

 отличие данной задачи от типичных задач данной

предметной области;

 какие типы решений соответствуют этой задаче;

 можно ли данную задачу разбить на несвязанные друг с

другом подзадачи;

 какие знания необходимы для решения задачи;

102

 что может выступать в качестве объяснения или

обоснования решения задачи.

3. Описание задач. Инженер по знаниям получает от эксперта

описание типичной задачи для каждой категории возможных

ответов. Это помогает определить прототипную задачу для

каждой категории ответов, некоторую конструкцию, которую

ЭС может использовать при выборе стратегии или основного

подхода к решению данной задачи. Этот подход особенно

интересен для задач диагностического поиска.

4. Анализ задач. Инженер по знаниям просит эксперта решить

несколько задач, стремясь постичь стратегию решения,

используемую экспертом. Эксперт решает задачи, близкие к

реальным, и выделяет как можно больше промежуточных

шагов. При этом инженер по знаниям использует тактику

«вглубь», расспрашивая сначала как было достигнуто

заключение С, затем те, из которых получено С, и т. к. уходя по

ветвлениям дерева целей. Здесь важно не уходить «вширь», то

есть избегать длинных путей, уводящих в сторону.

5. Доводка системы. Эксперт дает инженеру задачи, сначала

простые до весьма трудных. Пока ЭС не начала работать

инженер решает задачи на бумаге, используя понятия,

структуры и правила, полученные от эксперта. Это позволяет

провести быструю проверку полноты и непротиворечивости

знаний, извлеченных от экспертов. Но как только ЭС

заработает, инженер должен решать задачи с ее помощью.

6. Оценивание системы. Эксперт анализирует и критически

оценивает каждое правило ЭС, проверяет стратегии

управления, используемые для выбора правил. Эксперт

сравнивает стратегию управления в ЭС со своим методом

решения задач в этой проблемной области.

7. Проверка системы. Инженер по знаниям предоставляет

примеры, решенные экспертом и прототипной версией ЭС

другим экспертам. Это позволяет сравнивать стратегии

различных экспертов и находить важнейшие моменты,

вызывающие разногласия.

Условия взаимодействия эксперта и инженера по знаниям.

1. Оба участники должны быть тщательно подготовлены.

103

2. Эксперт должен быть не только компетентным специалистом,

но и заинтересованным лицом в достижении конечной цели –

построении ЭС. Он должен быть доброжелателен к инженеру,

уметь объяснять свои знания, наилучший случай, если эксперт

имеет преподавательский опыт.

3. Аналитику необходимо: глубоко познакомиться со

специальной литературой по предметной области, чтобы не

задавать слишком «глупых» вопросов; уметь слушать и

грамотно задавать вопросы; настроиться на роль «ученика», а

не «экзаменатора».

На сегодняшний день приобретение знаний

неавтоматизировано, то есть нет полных систем, позволяющих

автоматизировать этот процесс.

Методы интервьюирования эксперта с использованием

нескольких различных стратегий применены при создании системы

TEIRESIAS. (1984г).

На основе этих стратегий исследуется возможность

автоматического интервьюирования.

В системе KRIPTON (1987г) для приобретения знаний

используются 2 источника: эксперт и документы. Для извлечения

знаний по первому источнику используется метод интервью. Для

работы по второму источнику применяется метод протокольного

анализа, но он используется в случае хорошо структурированных

знаний из книг, документов, инструкций.

Контрольные вопросы:

1. Что является объектом приобретения знаний в

текстологических методах?

2. В чем отличие в пассивных и активных методов?

3. Какие методики входят в индивидуальные методы?

4. Что является основой пассивных методов?

5. Какие требования предъявляются к экспертам?

6. Какие требования предъявляются к аналитику?

104

Лекция 16 АСПЕКТЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗНАНИЙ.

План лекции:

1. Психологический аспект приобретения знаний.

2. Гносеологический аспект приобретения знаний.

3. Лингвистический аспект приобретения знаний.

Ключевые слова:

Психологический аспект, гносеология, контактный слой,

процедурный слой, когнитивный слой, лингвистический аспект,

общий код, понятийная структура, тезаурус, словарь пользователя

ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ПОЛУЧЕНИЯ ЗНАНИЙ.

Из аспектов получения знаний психологический является

главным, так как он определяет успешность и эффективность

взаимодействия инженера по знаниям (аналитика) с основным

источником знаний – экспертом-профессионалом, а также потому,

что извлечение знаний происходит чаще всего в процессе

непосредственного общения разработчиков системы.

Стремление и умение общаться могут характеризовать

степень профессионализма инженера по знаниям.

Известно, что потери информации при разговорном общении

велики:

Эксперт задумал -100% информации.

Приобрело словесную форму - 90%

Высказано - 80%

Выслушано - 70%

Понято - 60%

Осталось в памяти у инженера по знаниям - 24%

В связи с этим рассмотрим проблему увеличения

информативности общения аналитика и эксперта за счет

использования психологических знаний.

Структура психологического аспекта извлечения знаний:

a) контактный слой;

b) процедурный слой;

105

c) когнитивный слой.

Мы можем предложить такую структурную модель общения

при извлечении знаний:

 участники общения (партнеры);

 средства общения (процедура);

 предмет общения (знания).

В соответствии с этой структурой и выделяются три «слоя»

психологических проблем, возникающих при извлечении знаний.

Контактный слой. Все психологи отмечают, что на любой

коллективный процесс влияет атмосфера, возникающая в группе

участников. Существуют эксперименты, результаты которых

говорят, что дружеская атмосфера в коллективе больше влияет на

результат, чем индивидуальные возможности отдельных членов

группы. Особенно важно, чтобы в коллективе разработчиков

складывались кооперативные, а не конкурентные отношения. Для

кооперации характерна атмосфера сотрудничества, взаимопомощи,

заинтересованности в успехах друг друга, то есть уровень

нравственного общения, а для отношений конкурентного типа -

атмосфера индивидуализма и межличностного соперничества

(более низкий уровень общения).

Можно выделить ряд черт личности, характера и других

особенностей участников общения, оказывающих влияние на

эффективность процедуры (этими знаниями обязательно должен

обладать инженер по знаниям):

 доброжелательность и дружелюбие;

 чувство юмора;

 хорошая память, внимание;

 наблюдательность;

 воображение и впечатлительность;

 большая собранность и настойчивость;

 общительность и находчивость;

 аналитичность;

 располагающая внешность, манера одеваться;

 уверенность в себе.

Процедурный слой. Инженер по знаниям, успешно овладевший

наукой доверия и взаимопонимания с экспертом (контактный

слой), должен еще уметь воспользоваться благоприятным

взаимодействием этой атмосферы. Проблемы процедурного слоя

106

касаются проведения самой процедуры извлечения знаний. Здесь

мало проницательности и обаяния, полезного для решения проблем

контакта, тут необходимы профессиональные знания.

Беседу с экспертом лучше всего проводить в небольшом

помещении tete - a –tete. Освещение, тепло, уют влияют

непосредственно на настроение. Чай или кофе создадут дружескую

атмосферу. Американский психолог И. Атватер считает, что для

делового общения наиболее благоприятная дистанция от 1,2 до 3 м.

Минимальным «комфортным» расстоянием можно считать 0,7 –

0,8 м.

Реконструкция собственных рассуждений – нелегкий труд, и

поэтому длительность одного сеанса обычно не превышает 1,5 – 2

ч. Эти 2 часа лучше выбрать в первой половине дня (например, с 10

до 12 ч). Известно, что взаимная утомляемость партнеров при

беседе наступает через 20 – 25 минут, поэтому в сеансе нужны

паузы.

Любой инженер по знаниям имеет свою уникальную манеру

разговора. Одни говорят быстро, другие медленно; одни громко,

другие тихо и так далее. Стиль разговора изменить практически

невозможно – он закладывается в человеке в раннем детстве.

Однако извлечение знаний – это профессиональный разговор, и на

его успешность влияет также длина фраз, которые произносит

инженер по знаниям (лингвист Ингве и психолог Миллер).

Оказывается, человек лучше всего воспринимает

предложения глубиной (или длиной) 72 слова. Это число (72)

получило название число Ингве-Миллера. Его можно считать

мерой «разговорности» речи.

Можно предложить 3 способа протоколирования

результатов:

 запись на бумагу непосредственно по ходу беседы (недостатки

– это часто мешает беседе, кроме того, трудно успеть записать

все, даже при наличии навыков стенографии);

 магнитофонная запись, помогающая аналитику

проанализировать весь ход сеанса и свои ошибки (недостаток –

может сковывать эксперта);

 запоминание с последующей записью после беседы (годится

только для аналитиков с блестящей памятью).

107

Когнитивный слой. Когнитивная психология (англ. cognition –

познание) изучает методы, при помощи которых человек познает

окружающий мир.

Предложим несколько советов инженеру по знаниям с позиции

когнитивной психологии:

 не навязывать эксперту ту модель представления, которая ему

(аналитику) более понятна и естественна;

 использовать различные методы работы с экспертом, исходя из

условия, что метод должен подходить к эксперту, как « ключ к

замку»;

 четко осознавать цель процедуры извлечения или ее главную

стратегию, которая может быть определена как выявление

основных понятий предметной области и связывающих их

отношений;

 чаще рисовать схемы, отображающие рассуждения эксперта.

Это связано с образной репрезентацией информации в памяти

человека.

Овладеть этой психологической культурой (с ее азами) легче с

помощью специалистов, но можно и самостоятельно с помощью

книг.

.ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ПОЛУЧЕНИЯ ЗНАНИЙ.

Гносеология – это раздел философии, связанный с теорией

познания, или теорией отражения действительности в сознании

человека.

Инженерия знаний как наука, если можно так выразиться,

дважды гносеологична! Действительность (D) сначала отражается

в сознании эксперта (М

), а затем деятельность и опыт эксперта

интерпретируются сознанием инженера по знаниям (М

), что

служит уже основой для построения третьей интерпретации (P

) –

поля знаний экспертной системы (рис. 40). Процесс познания в

сущности направлен на создание внутреннего представления

окружающего мира в сознании человека

108

В процессе извлечения знаний аналитика в основном

интересует компонент знания, связанный с индивидуальными

знаниями эксперта, поскольку предметные области именно с таким

типом знаний считаются наиболее восприимчивыми к внедрению

экспертных систем. Эти области обычно называют эмпирическими,

так как в них накоплен большой объем отдельных эмпирических

фактов и наблюдений, в то время как их теоретическое обобщение

– вопрос будущего. Познание всегда связано с созданием новых

понятий и теории. Интересно, что часто эксперт как бы «на ходу»

порождает новые знания, прямо в контексте беседы с аналитиком.

Аналитику, который является «повитухой» при рождении нового

знания, может помочь тут и инструментарий системной

методологии, позволяющий использовать известные принципы

логики научных исследований, понятийной иерархии науки. Эта

методология заставляет его за частным увидеть общее, т. е. строить

цепочки:

Факт  обобщенный факт  эмпирический закон 

теоретический закон.

Структура самого знания имеет 2 уровня:

 эмпирический (наблюдения, явления);

 теоретический (законы, абстракции, обобщения).

Критерий научного знания. Теория – это не только стройная

система обобщения научного знания, это также некоторый способ

производства новых знаний.

109

Действи- Модель мира Модель мира

тельность эксперта инженера по знаниям

Поле знаний

Эксперт Инженер по

знаниям

Рис.41. Гносеологический аспект извлечения знаний.

D М

Основными методологическими критериями научности

являются:

 внутренняя согласованность и непротиворечивость;

 системность;

 объективность;

 историзм.

1. Внутренняя согласованность и непротиворечивость. Этот

критерий в эмпирических областях на первый взгляд просто не

работает. Модальность знания означает возможность его

существования в различных категориях, то есть конструкциях

существования и долженствования. Возможная

противоречивость эмпирического знания – естественное

следствие из основных законов диалектики, и противоречивые

не всегда должны разрешаться в поле знаний. Неполнота

знаний связана с невозможностью полного описания

предметной области.

2. Системность. Системно-структурный подход к познанию

ориентирует аналитика на рассмотрение любой предметной

области с позиций закономерностей системного целого и

взаимодействия составляющих его частей.

3. Объективность. Процесс познания глубоко субъективен, то есть

он существенно зависит от особенностей самого познающего

субъекта. Субъективность начинается уже с описания фактов и

увеличивается по мере углубления идеализации объектов.

4. Историзм. Этот критерий связан с развитием. Познание

настоящего – есть познание породившего его прошлого.

110

Извл

ечен

ие

знан

ий

Гносео

ло

гическ

ий

аспект

Описание и

обобщение

Установление

связей

Построение

модели

Объяснение и

предсказание

явления